有机半导体器件中的磁场效应研究

摘要

近年来发现的有机磁场效应引起了学术界广泛的关注。与传统的自旋注入式器件不同，具备有机磁场效应的器件中不含有任何的铁磁材料。这使得人们难以用以往建立的任何一种理论模型来解释这种现象。同时，有机材料所具备的一些特殊性质，如较强的自旋相干性，良好的柔韧性以及低成本等，使得对有机磁场效应的研究具有重要的科学意义和广阔的应用前景。
　　本文研究了有机太阳能电池与有机发光半导体器件中的磁场效应。在观测到明显的有机磁场效应基础上，借助光谱学和表明形貌等测试手段对实验现象进行了深入的分析，并结合现有的理论模型，对实验中出现的有机磁场效应的内在机理进行了阐释。本文的主要工作如下：
　　1)通过旋涂和热蒸发等方法制备了不同结构的有机太阳能电池器件和有机发光半导体器件。并使用相关仪器对器件的光电性能，光谱响应以及表面形貌等进行了表征。
　　2)通过控制制备过程中的条件，包括改变给受体材料配比，退火处理，改变膜厚等，制备具有不同微观属性的有机太阳能电池器件，并测试了器件的IV特性、吸收/PL光谱以及表面形貌和磁场效应。通过分析测试结果，发现有机磁场效应与器件中激子的复合与分离有着密切的关系，结合激子模型对有机磁场效应的产生机制及实验现象做了定性的分析。
　　3)制备了活性层分别为小分子Alq3与聚合物MEH-PPV的有机发光半导体器件。分别测试了这两种器件的磁场效应对偏压的依赖以及磁场对器件电流的直接影响。利用经验公式对测试结果进行了数值模拟，并通过对电荷注入情况的分析，认为器件中载流子的非平衡注入对磁场效应有较大的影响。